DE1189530B - Verfahren zur Herstellung eines festen, flockigen Natriummetaborat-Produkts - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines festen, flockigen Natriummetaborat-Produkts

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DE1189530B
DE1189530B DEU8672A DEU0008672A DE1189530B DE 1189530 B DE1189530 B DE 1189530B DE U8672 A DEU8672 A DE U8672A DE U0008672 A DEU0008672 A DE U0008672A DE 1189530 B DE1189530 B DE 1189530B
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DE
Germany
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sodium
water
metaborate
reaction
sodium metaborate
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Pending
Application number
DEU8672A
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English (en)
Inventor
John Taylor Young
Paul Francis Jacobs
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US Borax Inc
Original Assignee
United States Borax and Chemical Corp
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Publication date
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00Boron; Compounds thereof
    • C01B35/08Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, selenium or tellurium
    • C01B35/10Compounds containing boron and oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00Boron; Compounds thereof
    • C01B35/06Boron halogen compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00Boron; Compounds thereof
    • C01B35/08Compounds containing boron and nitrogen, phosphorus, oxygen, sulfur, selenium or tellurium
    • C01B35/10Compounds containing boron and oxygen
    • C01B35/12Borates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung eines festen, flockigen Natriummetaborat-Produkts Verfahren für die Herstellung von Natriummetaborat sind bekannt. Danach wird Borax, Natriumhydroxyd und freies Wasser gemischt. Die erhaltenen Produkte weisen 4 und mehr Mol Hydratationswasser auf und backen bei der Lagerung stark zusammen. Darüber hinaus weisen diese Verfahren alle Nachteile eines diskontinuierlichen Verfahrens auf und stellen große Probleme hinsichtlich der Betriebsführung. Beim Mischen der Rohprodukte bildet sich zuerst ein flüssiger Schlamm, jedoch in wenigen Sekunden wird dieser immer dicker und steifer und versteift sich, je weiter die Reaktion fortschreitet. Diese steife Masse bereitet große Schwierigkeiten bei ihrer Aufarbeitung, es muß ein Erwärmen verhindert und in manchen Fällen sogar das Reaktionsgefäß gekühlt werden. Auf diese Weise ist die Herstellung eines Produkts mit weniger als 4 Mol Kristallwasser nicht möglich. Schließlich führen diese Verfahren immer zu Feststoffen, die entweder zerkleinert werden müssen oder welche in feinkristalliner Form anfallen.
  • Es wurde bereits Natriummetaborat mit 4 Mol Wasser nach einem sogenannten Trockenverfahren hergestellt. Danach werden Borax und Ätznatron zusammen in Abwesenheit von freiem Wasser umgesetzt. Das pulverförmige Rohmaterial wird gemischt. Es entwickelt sich beträchtliche Reaktionswärme und bildet sich eine hochviskose Reaktionsmasse, die beim Abkühlen festes Natriummetaborat liefert. Wird diese Reaktionsmasse während des Abkühlens gerührt, so erhält man das Metaborat als feinkristallines Pulver. Wird nicht gerührt, so muß die erhaltene Masse, um ein marktfähiges Produkt zu erreichen, aufgemahlen werden. Dieses Verfahren weist eine große Anzahl von Nachteilen auf: Das Produkt backt bei der Lagerung.
  • Für ein marktfähiges Produkt muß entweder die flüssige Reaktionsmasse gerührt werden, was wegen der hohen Viskosität der Masse einen großen Kraftaufwand erfordert, oder es muß die ganze verfestigte Masse aufgemahlen werden. Durch die hohe Viskosität der Reaktionsmasse ist ihre Förderung außerordentlich schwierig, so daß sich dieses Verfahren nicht kontinuierlich betreiben läßt.
  • Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung von kristallwasserhaltigem Natriummetaborat, welches die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es erstmals, ein in Wasser leicht lösliches Natriummetaborat herzustellen, welches bei der Lagerung nicht zusammenbackt. Es fällt direkt als marktfähiges Produkt an, ist leicht zu handhaben ohne der Notwendigkeit von weiteren Verfahrensstufen wie Mahlen oder Kristallisation unter dauernder Bewegung. Es ist auch ohne Schwierigkeit möglich, das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchzuführen.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zuerst in bekannter Weise eine trockene Mischung von kristallwasserhaltigem Natriumtetraborat und Natriumhydroxyd in einem Molverhältnis von etwa 1: 2 hergestellt und dann diese Reaktionsmasse, wenn die Reaktion einsetzt, einem Trommeltrockner aufgegeben, dessen Trockenflächen eine Temperatur zwischen etwa 80° C und der Schmelztemperatur des Metaboratprodukts, jedoch unter der Zersetzungstemperatur einer Komponente des Gemisches, aufweisen. Auf der Trockentrommel wird nun die Reaktionsmasse bis auf einen Kristallwassergehalt unter 4 Mol des Natriummetaborats getrocknet und von der Trockentrommel abgezogen. Die bevorzugte Temperatur der Trockenfläche liegt zwischen 125 und 220° C.
  • Jede hydratisierte Form von Natriumtetraborat kann verwendet werden, beispielsweise ein solches mit 2, 4, 5, 8 oder 10 Molekülen Kristallwasser, wovon Pentahydrat und Decahydrat bevorzugt werden. Es ist selbstverständlich, daß - wenn die Mischung als trocken bezeichnet wird - gemeint ist, daß kein freies Wasser der Reaktionsmischung zugesetzt wird und daß im wesentlichen nur Wasser in Form von Kristallwasser vorliegt. Die Reaktion setzt von selbst ein. Wenn man Natriumhydroxyd mit Tetraborat trocken mischt, so nimmt es das Wasser des Tetraborats auf und beginnt sich aufzulösen, das ist der Zeitpunkt des Reaktionsbeginns der Komponenten. Der Einsatz der Reaktion ist leicht feststellbar, da sie stark exotherm ist.
  • Es ist von größter Wichtigkeit, festzustellen, daß - wenn die Reaktion einmal eingesetzt hat - die Mischung schnell auf den Trommeltrockner gebracht werden soll, wo sie schmilzt, die Reaktion zu Ende läuft und das gebildete Natriummetaborat erstarrt. Das alles soll in sehr kurzer Zeit geschehen. Das Endprodukt, das man als feste Flocken erhält, enthält weniger als 4 Mol Kristallwasser, ist stabil und backt bei Lagerung nicht zusammen. Die Anwendung eines Trommeltrockners stellt eine außerordentlich rasche Methode zur Vervollständigung der Reaktion dar, wobei das überschüssige Wasser ausgetrieben wird und das Produkt erstarrt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist wohl geeignet als kontinuierliches Verfahren, wobei die Reaktionspartner kontinuierlich gemischt und einer automatischen Fördervorrichtung zugeleitet werden, die ihrerseits die Mischung dem Trommeltrockner mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit kontinuierlich aufgibt.
  • Ein Maß für die Stabilität der hydratisierten Verbindung, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, ist ihre Fähigkeit, einen konstanten Wassergehalt unter normalen atmosphärischen Bedingungen beizubehalten. Natriummetaborat, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, behält den ursprünglichen Wassergehalt bei Lagerung in Säcken oder großen Bunkern während im wesentlichen unbegrenzter Zeit. Substanzen, wie Natriummetaborat-Octahydrat, in anscheinend trockenem Zustand verlieren an der Atmosphäre Wasser. Eine Wasserabgabe wie diese bringt viele Pobleme in der Handhabung mit sich, da sie der Hauptgrund für das Zusammenbacken ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur besonders geeignet für die Herstellung von kristallwasserhaltigem Natriummetaborat in Form von Flocken, das sich in der Photographie und zur Herstellung von Klebstoffen eignet, sondern auch zur Herstellung von nicht entmischenden Zubereitungen mit Herbiziden, Pestiziden oder Fungiziden. Stoffe, enthaltend Natriummetaborat zusammen mit einem Chlorat, sind ein bekanntes Material für herbizide Zubereitungen.
  • Die Borate zusammen mit den Chloraten führen zu einer schnellen Abtötung auf Grund ihres Chloratgehaltes und zeigen verlängerte Wirksamkeit auf Grund des Boratgehaltes. Das Verhältnis von Metaborat zu Chlorat kann schwanken, und zwar abhängig von der gewünschten Feuersicherheit und der Länge der herbiziden Wirksamkeit. Zubereitungen mit etwa 15 bis 60% Natriumchlorat und etwa 85 bis 40% Natriummetaborat stellen ausgezeichnete wasserlösliche Herbizide dar, die nicht feuergefährlich und so gut wie unbegrenzt ohne Zusammenbacken lagerfähig sind.
  • Man kann Zubereitungen von Natriummetaborat und Natriumchlorat herstellen nach im wesentlichen dem gleichen Verfahren wie das Metaborat selbst. Man gibt Tetraborat und Natriumhydroxyd im Molverhältnis 1 : 2 in einen Mischer, dazu fügt man die gewünschte Menge an Natriumchlorat und mischt trocken die drei Substanzen, bis die Reaktion einsetzt. Sobald dies geschehen ist, wird die Mischung einem Trommeltrockner aufgegeben, wo sie schmilzt und Natriummetaborat und Natriumchlorat in dem Maße, wie sich die Reaktionsmasse verfestigt, zusammen auskristallisieren, worauf das Produkt als feste Flocken gewonnen wird.
  • Das erfindungsgemäß hergestellte Natriummetaborat ist auch anwendbar als Komponente in herbiziden, pestiziden oder fungiziden Zubereitungen, die neben der anorganischen Komponente noch übliche organische Wirkstoffe enthalten, wobei die anorganische Komponente Natriummetaborat mit oder ohne Natriumchlorat darstellt. Bei der Herstellung von Zubereitungen aus organischen Substanzen zusammen mit Metaborat und Chlorat soll das organische Material in das Reaktionsgefäß zugegeben werden, nachdem Natriumchlorat mit Natriumtetraborat sorgfältig gemischt wurde. Diese Methode der Zugabe der organischen Substanzen, nachdem Chlorat und Borat gut gemischt wurden, verhindert jede mögliche heftige Reaktion zwischen Chlorat und organischem Material. Das Verfahren wird dann, wie oben angeführt, zu Ende geführt.
  • Die organischen Stoffe werden vorzugsweise in Mengen zwischen etwa 1 und 18 Gewichtsteilen auf etwa 99 bis 82 Gewichtsteile Metaborat bzw. einer Mischung Metaborat-Chlorat.
  • Die Zubereitungen mit Natriumchlorat und Natriummetaborat allein oder in Verbindung mit verschiedenen organischen Substanzen als fungizide Mittel sind stabil und behalten über eine lange Lagerperiode ihr ursprüngliches Kristallwasser bei. Versuche auf Feldern ergaben, daß die Flockenform des Materials außerordentlich zufriedenstellend ist, da in dieser Form die Zubereitungen leicht mit üblichen Sprühgeräten für feste Herbizide aufgebracht werden können, darüber hinaus sind sie in kaltem Wasser so leicht löslich, daß man Lösungen hohen Konzentrationen für eventuelle flüssige Aufbringung erhalten kann.
  • Die Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert: Beispiel 1 Eine Masse aus 25,9 kg Borax Na2B407 - 1 0H20 und 5,5 kg Natriumhydroxyd, das ist Molverhältnis 1:2, wurde in eine Mischtrommel gefüllt und etwa '/z Stunde bewegt, woraufhin die Temperatur der Mischung zu steigen begann. Die Mischung wurde nun auf einen Trommeltrockner mit einer Oberfläche von etwa 930 cm2 bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 4 UpM gegeben und dieser mit Dampf auf etwa 158c C erhitzt. Unter diesen Bedingungen betrug die Einspeisegeschwindigkeit 10,4 kg/h und die Austragung von fertigem Produkt 6,8 kg/h. Die chemische Analyse des festen flockigen Produkts ergab folgende Werte: Na20=35,7%, B203=40,0%, H20 = 24,3% entsprechend Natriummetaborat der Formel Na2B204 - 2,35 H20.
  • Beispiel 2 Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Maßgabe, daß die Temperatur des Trommeltrockners auf etwa 135c C gesenkt wurde. Die chemische Analyse des festen, flockigen Produkts ergab: Na10 = 32,0%, B203 = 35,9%, H20 = 32,1% entsprechend der Formel Na2B204 - 3,45 H20.
  • Beispiel 3 Beispiel 1 wurde wiederholt der Maßgabe, daß die Temperatur des Trommeltrockners erhöht wurde auf etwa 175° C und die Umdrehungsgeschwindigkeit 6 UpM betrug. Die Austragung war in diesem Fall 10,4 kg/h. Die chemische Analyse ergab: Na20=33,6%, B203=37,6%, H20=29,8% entsprechend einer Formel Na2B204 - 3 H20.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von flockigem Natriummetaborat aus einer trockenen Mischung von kristallwasserhaltigem Natriumtetraborat und Natriumhydroxyd in einem Molverhältniis von etwa 1:2, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Einsetzen der Reaktion die Reaktionsmasse auf einen Trommeltrockner aufgibt, dessen Trockenflächen eine Temperatur zwischen etwa 80° C und der Schmelztemperatur des Metaboratproduktes, jedoch unter der Zersetzungstemperatur einer der Komponente des Reaktionssystems, aufweisen und man die Reaktionsmasse bis auf einen Kristallwassergehalt von unter 4 Mol auf dem Trommeltrockner beläßt und dann abzieht. In Betracht gezogene Druckschriften-USA.-Patentschrift Nr. 1976 299.
DEU8672A 1961-02-01 1962-02-01 Verfahren zur Herstellung eines festen, flockigen Natriummetaborat-Produkts Pending DE1189530B (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1976299A (en) * 1934-01-26 1934-10-09 Eastman Kodak Co Photographic developer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1976299A (en) * 1934-01-26 1934-10-09 Eastman Kodak Co Photographic developer

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